* Gol dan kemunculan untuk kelab senior hanya untuk liga domestik dan tepat pada 15 Mei 2021 (UTC) ‡ Gol dan kemunculan pasukan kebangsaan hingga 11 Jun 2021
Dilahirkan di Cagliari, Barella merupakan produk daripada akademi Cagliari. Beliau melakukan penampilan sulungnya di Seire A pada 4 Mei 2015 ketika menentang Parma. Beliau telah menggantikan Diego Farias selepas 68 minit yang menyaksikan Cagliari meraih kemenangan besar 4–0.[2]
Pada Januari 2016, beliau telah dipinjam ke kelab Serie B, iaitu Como. Beliau telah dipilih menjadi pemain utama bagi menghadapi saki baki musim.[3][4]
Pada 17 September 2017, beliau telah menjaringkan gol sulungnya di Serie A ketika aksi menentang SPAL.[5]
Pada 12 Julai 2019, Barella melakukan perpindahan ke Inter Milan secara pinjaman selama satu tahun bersama pilihan untuk dibeli secara tetap bersama kontrak selama empat tahun sekiranya telah tamat tempoh pinjaman pemain tersebut.[6]
Barella melakukan penampilan sulungnya untuk skuad senior Itali pada 10 Oktober 2018 di bawah bimbingan Roberto Mancini dalam perlawanan persahabatan menentang Ukraine yang tamat kedua-dua pasukan seri 1-1.[8] Pada 23 Mac 2019, Barella menjaringkan gol pertamanya untuk Itali dalam aksi kelayakan UEFA Euro 2020 menentang Finland.[9]
Beliau mewakili pasukan bawah-21 Itali bagi menghadapi Kejohanan Eropah Bawah-21 2019.[10]